JP7442866B1 - 電気めっき用陽極並びに金属で物品を電気めっきする方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕電気めっき用陽極であって、
電源から電力が入力される入力部と、
第1方向に延び、前記第1方向と交差する第2方向に互いに間隔を空けて配置され、前記入力部から電力の供給を受け、めっき液との接液部分が絶縁材料によって被覆されている一対の支持部と、
前記第2方向に延び、一端が前記一対の支持部の一方に接続され、他端が前記一対の支持部の他方に接続され、前記一対の支持部から電力の供給を受ける通電部と
を備え、
前記通電部が、前記第1方向に互いに間隔を空けて配置された複数の電流パスを有しており、
前記通電部の断面積が、前記支持部の断面積よりも小さい、電気めっき用陽極。
〔2〕前記通電部が配置されている領域の外形面積(So)に対する前記通電部の接液部分の面積(Sc)の比率(Sc/So)が、0.05~0.5である、前記〔1〕に記載の電気めっき用陽極。
〔3〕前記支持部の断面積(S1)に対する前記通電部の断面積(S2)の比率(S2/S1)が、0.5以下である、前記〔1〕又は〔2〕に記載の電気めっき用陽極。
〔4〕前記通電部が、ワイヤ、エキスパンドメタル、及び/又は、パンチングメタルを含む、前記〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の電気めっき用陽極。
〔5〕前記通電部が、
- 3~75mm2の断面積(S2)を有し、及び/又は、
- 鉄、ニッケル、ステンレス、及び、カーボンからなる群から選択される少なくとも1種を含み、及び/又は、
- 前記陽極中に均一に分散して配置されており、及び/又は、
- 互いに10cm以下の間隔で配置されている、
前記〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載の電気めっき用陽極。
〔6〕前記支持部が、前記陽極の外周の少なくとも一部を構成しており、及び/又は、
前記支持部の断面積(S1)が、15~1200mm2である、前記〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載の陽極。
〔7〕金属で物品を電気めっきする方法であって、
前記金属のイオンと、有機化合物添加剤とを含むめっき浴において通電する工程を含み、
前記めっき浴が、前記物品を陰極として備え、かつ前記〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載の電気めっき用陽極を備えている、方法。
〔8〕前記通電部の接液部分の面積(Sc)に対する電流の大きさ(陽極電流密度)が、25~150A/dm2であり、及び/又は、
前記通電部の断面積(S2)に対する電流の大きさが、2~75A/mm2である、前記〔7〕に記載の方法。
〔9〕金属で物品を電気めっきするシステムであって、
前記金属のイオンと、有機化合物添加剤とを含むめっき浴を含み、
前記めっき浴が、前記物品を陰極として備え、かつ前記〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載の電気めっき用陽極を備えている、システム。
本発明の電気めっき用陽極は、
電源から電力が入力される入力部と、
第1方向に延び、前記第1方向と交差する第2方向に互いに間隔を空けて配置され、前記入力部から電力の供給を受け、めっき液との接液部分が絶縁材料によって被覆されている一対の支持部と、
前記第2方向に延び、一端が前記一対の支持部の一方に接続され、他端が前記一対の支持部の他方に接続され、前記一対の支持部から電力の供給を受ける通電部と
を備えており、前記通電部の断面積は、前記支持部の断面積よりも小さい。従来の単純な平板状の電極で陽極電流密度を高めようとする場合、通電部の外形面積を小さくするか、めっきに必要な電流より過大な電流をかける必要がある。前者の場合、外形面積が小さくなることでめっき浴中の通電領域に偏りが生じ、電流分布が不均一となって、浴電圧の上昇が引き起こされる。更に、外気とめっき液との境界部分で発熱することでも、浴電圧の上昇が引き起こされる。一方、本発明の電気めっき用電極が備える前記支持部は、前記通電部に電力を供給するが、めっき液との接液部分は絶縁材料によって被覆されているため、めっき液に対しては通電せず、外気とめっき液との境界部分での発熱も浴電圧の上昇も起こりにくい。前記支持部は、前記入力部から遠いところに位置する通電部、すなわちめっき液の深部に侵入している通電部まで効率的に電力を供給することができる。そして、前記通電部は、めっき液の深部でも安定して電力の供給を受けることができ、かつ、全体がめっき液中に含まれているため、断面積が小さい導電性部材で構成しても発熱が問題とならず、更に、均一に分散して配置されているため浴の電流分布に偏りが生じない。結果として、めっき液(めっき浴)に均一にかつ効率的に通電することができ、電気めっきの対象の物品に良好なめっき皮膜を形成することが可能となる。なお、ここでいう「断面積」とは、電流が流れる方向と直交する平面における断面積のことをいう。
前記金属のイオンと、有機化合物添加剤とを含むめっき浴において通電する工程を含み、
前記めっき浴が、前記物品を陰極として備え、かつ上述した本発明の電気めっき用陽極を備えている。本発明の方法に従えば、浴電圧の上昇、及び通電部の発熱による浴温の上昇を抑制しながら、前記めっき浴に均一にかつ効率的に通電することができ、前記物品に良好なめっき皮膜を形成することができる。
前記金属のイオンと、有機化合物添加剤とを含むめっき浴を含み、
前記めっき浴が、前記物品を陰極として備え、かつ上述した本発明の電気めっき用陽極を備えている。本発明のシステムに従えば、浴電圧の上昇、及び通電部の発熱による浴温の上昇を抑制しながら、前記めっき浴に均一にかつ効率的に通電することができ、前記物品に良好なめっき皮膜を形成することができる。
下側が解放されているコの字型の鉄製フレーム(縦620mm×横110mm(内側横寸法80mm)、断面積225mm2)を支持部とし、これに鉄製ワイヤ(直径2.5mm)を水平方向に(梯子状に)30~31mm間隔で19本取り付けた(1本目から19本目までの距離は550mm)。上記鉄製フレームの上部に電源接続部と接する部材(入力部)を取り付けた。そして、前記鉄製フレーム部分だけをスチレン系ブタジエンゴム(絶縁材料)を含むマスキング塗料MR-54(株式会社トーカン製)で被覆して、実施例1の電気めっき用陽極を作製した。この陽極は、前記鉄製ワイヤ部分(通電部;横幅80mm)で通電するものであり、当該陽極を電解槽の壁面に沿わせて全体が電解液に浸かるように設置したときの接液部部分の面積(壁面側を含まない鉄製ワイヤの表面積:Sc)は0.6dm2(=0.025dm×3.14×0.8dm×1/2×19)と計算される。他方、この陽極の接液部分の外形面積(前記鉄製ワイヤが配置されている領域の外形面積:So)は4.4dm2(=5.5dm×0.8dm)と計算されるので、Sc/Soは0.14と計算される。また、前記鉄製フレームの電流方向断面積(S1)に対する前記鉄製ワイヤの電流方向断面積(S2)の比率(S2/S1)は、0.022と計算される。
表1に記載の組成の電解液を含む電解槽に、実施例1の電気めっき用陽極を、電解槽の壁面に沿わせて、かつ通電部である鉄製ワイヤ全体が電解液に浸るように設置した。
*1 ディップソール社製アミン系キレート剤(アルキレンアミンのエチレンオキサイド付加物)
*2 通電開始後1時間で浴温が31℃まで上昇したため、25℃になるまで10分間通電を停止し冷却した。以降、この操作を繰り返しながら通電を継続した。
通電部33として利用するエキスパンドメタル(規格SW22、LW50.8、T3.2、W3.5;縦600mm×横100mm;開口率65%)の上部に、電源接続部と接続する銅製の金具(入力部23)を取り付け、かつ、その側面に支持部43としてスチレン系ブタジエンゴムで被覆された銅製の棒(直径5mm、断面積19.6mm2)を取り付けて、図3に示す実施例2の網目型電気めっき用陽極(フレーム有)を作製した。エキスパンドメタル部分(図3のIV部)の拡大図を図4に示す。この枝分かれした経路のそれぞれが電流パスとして機能する。
表4に記載の組成の電解液を含む電解槽に、実施例2の電気めっき用陽極を、電解槽の壁面に沿わせて、かつ通電部であるエキスパンドメタルの下部500mmが電解液に浸るように設置した(浸漬部の陽極の外形面積は5dm2)。
*3 ディップソール社製アミン系キレート剤(アルキレンアミンのエチレンオキサイド付加物)
*4 ディップソール社製光沢剤(ポリアミン)
*5 ディップソール社製光沢剤(ニコチン酸の四級アンモニウム塩)
下側が解放されているコの字型の鉄製フレーム(縦200mm×横80mm(内側横寸法70mm)、断面積19.6mm2)を支持部とし、これに鉄製ワイヤ(直径2.5mm)を水平方向に(梯子状に)35~36mm間隔で6本取り付けた(1本目から6本目までの距離は179mm)。上記鉄製フレームの上部に電源接続部と接する部材(入力部)を取り付けた。そして、前記鉄製フレーム部分だけをスチレン系ブタジエンゴム(絶縁材料)を含むマスキング塗料MR-54(株式会社トーカン製)で被覆して、実施例3の電気めっき用陽極を作製した。この陽極は、前記鉄製ワイヤ部分(通電部;横幅70mm)で通電するものであり、当該陽極を電解槽の壁面に沿わせて全体が電解液に浸かるように設置したときの接液部部分の面積(壁面側を含まない鉄製ワイヤの表面積:Sc)は0.16dm2(=0.025dm×3.14×0.7dm×1/2×6)と計算される。他方、この陽極の接液部分の外形面積(前記鉄製ワイヤが配置されている領域の外形面積:So)は1.253dm2(=1.79dm×0.7dm)と計算されるので、Sc/Soは0.13と計算される。また、前記鉄製フレームの電流方向断面積(S1)に対する前記鉄製ワイヤの電流方向断面積(S2)の比率(S2/S1)は、0.25と計算される。
表7に記載の組成の電解液(めっき液)を含む電解槽に、実施例3の電気めっき用陽極を、電解槽の壁面に沿わせて、かつ通電部である鉄製ワイヤ全体が電解液に浸るように設置した。
*6 ディップソール社製
*7 ディップソール社製
21 入力部
31 通電部
311 電流パス
41 支持部
1A 格子型電気めっき用陽極
22 入力部
32 通電部
321 横の電流パス
322 縦の電流パス
42 支持部
1B 網目型電気めっき用陽極
23 入力部
33 通電部
331 電流パス
43 支持部
100 対照の電気めっき用陽極
200 入力部
300 対照の通電部
Claims (14)
- 電気めっき用陽極であって、
電源から電力が入力される入力部と、
第1方向に延び、前記第1方向と交差する第2方向に互いに間隔を空けて配置され、前記入力部から電力の供給を受け、めっき液との接液部分が絶縁材料によって被覆されている一対の支持部と、
前記第2方向に延び、一端が前記一対の支持部の一方に接続され、他端が前記一対の支持部の他方に接続され、前記一対の支持部から電力の供給を受ける通電部と
を備え、
前記通電部が、前記第1方向に互いに間隔を空けて配置された複数の電流パスを有しており、
前記通電部の断面積が、前記支持部の断面積よりも小さい、電気めっき用陽極。 - 前記通電部が配置されている領域の外形面積(So)に対する前記通電部の接液部分の面積(Sc)の比率(Sc/So)が、0.05~0.5である、請求項1に記載の電気めっき用陽極。
- 前記支持部の断面積(S1)に対する前記通電部の断面積(S2)の比率(S2/S1)が、0.5以下である、請求項1に記載の電気めっき用陽極。
- 前記通電部が、ワイヤ、エキスパンドメタル、及び/又は、パンチングメタルを含む、請求項1に記載の電気めっき用陽極。
- 前記一対の支持部と直接又は間接的に接続して、前記電気めっき用陽極の外周の一部又は全部を構成する追加の支持部をさらに備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の電気めっき用陽極。
- 金属で物品を電気めっきする方法であって、
前記金属のイオンと、有機化合物添加剤とを含むめっき浴において通電する工程を含み、
前記めっき浴が、前記物品を陰極として備え、かつ電気めっき用陽極を備えており、
前記電気めっき用陽極が、
電源から電力が入力される入力部と、
第1方向に延び、前記第1方向と交差する第2方向に互いに間隔を空けて配置され、前記入力部から電力の供給を受け、めっき液との接液部分が絶縁材料によって被覆されている一対の支持部と、
前記第2方向に延び、一端が前記一対の支持部の一方に接続され、他端が前記一対の支持部の他方に接続され、前記一対の支持部から電力の供給を受ける通電部と
を備え、
前記通電部が、前記第1方向に互いに間隔を空けて配置された複数の電流パスを有しており、
前記通電部の断面積が、前記支持部の断面積よりも小さい、方法。 - 前記電気めっき用陽極において、前記通電部が配置されている領域の外形面積(So)に対する前記通電部の接液部分の面積(Sc)の比率(Sc/So)が、0.05~0.5である、請求項6に記載の方法。
- 前記電気めっき用陽極において、前記支持部の断面積(S 1 )に対する前記通電部の断面積(S 2 )の比率(S 2 /S 1 )が、0.5以下である、請求項6に記載の方法。
- 前記通電部が、ワイヤ、エキスパンドメタル、及び/又は、パンチングメタルを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記通電部の接液部分の面積(Sc)に対する電流の大きさ(陽極電流密度)が、25~150A/dm2であり、及び/又は、
前記通電部の断面積(S2)に対する電流の大きさが、2~75A/mm2である、請求項6~9のいずれか1項に記載の方法。 - 金属で物品を電気めっきするシステムであって、
前記金属のイオンと、有機化合物添加剤とを含むめっき浴を含み、
前記めっき浴が、前記物品を陰極として備え、かつ電気めっき用陽極を備えており、
前記電気めっき用陽極が、
電源から電力が入力される入力部と、
第1方向に延び、前記第1方向と交差する第2方向に互いに間隔を空けて配置され、前記入力部から電力の供給を受け、めっき液との接液部分が絶縁材料によって被覆されている一対の支持部と、
前記第2方向に延び、一端が前記一対の支持部の一方に接続され、他端が前記一対の支持部の他方に接続され、前記一対の支持部から電力の供給を受ける通電部と
を備え、
前記通電部が、前記第1方向に互いに間隔を空けて配置された複数の電流パスを有しており、
前記通電部の断面積が、前記支持部の断面積よりも小さい、システム。 - 前記電気めっき用陽極において、前記通電部が配置されている領域の外形面積(So)に対する前記通電部の接液部分の面積(Sc)の比率(Sc/So)が、0.05~0.5である、請求項11に記載のシステム。
- 前記電気めっき用陽極において、前記支持部の断面積(S 1 )に対する前記通電部の断面積(S 2 )の比率(S 2 /S 1 )が、0.5以下である、請求項11に記載のシステム。
- 前記通電部が、ワイヤ、エキスパンドメタル、及び/又は、パンチングメタルを含む、請求項11~13のいずれか1項に記載のシステム。
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